全球寒武系第阶 (剑河阶或台江阶) ()

如题所述

全球寒武系第5 阶是按国际地层委员会提出的新的寒武系划分 4 统方案中第3 统的第1 个阶,是国内外同行专家正在着力研究要建的一个新的阶及其底界的全球层型剖面和点位 (GSSP) 。

目前,参与竞争全球寒武系第5 阶及其底界界线层型的剖面有 3 处: 一是中国贵州省剑河县革东镇八郎村剖面,二是美国内华达州与加利福尼亚州交界地区的相关剖面,以及俄罗斯西伯利亚 Molodo河地区剖面。这 3 处剖面,近几年都分别在加紧研究,相关国际界线工作组的专家对 3 条剖面也分别进行过考察。2008 年下半年,国际界线工作组 (全球寒武系 2/3 统界线) 进行了初步讨论和表态,多数专家认为美国剖面顶部发育不全,底部未发现关键的三叶虫化石 Bathynotus,同时缺乏微体化石、地球化学等相关学科的研究成果,因此,该剖面有逊于中国贵州剑河剖面。至于俄罗斯西伯利亚 Molodo河剖面,多数专家认为,虽然该剖面地层出露很好,化石丰富,但该剖面是一条浓缩剖面,而且交通十分不便,难以抵达,不宜作为国际层型剖面。目前多数国际界线工作组成员看好中国剖面,认为中方的研究进展明显,正确,建议中国专家正式向国际寒武系分会及界线工作组提交总体研究报告和正式建阶和 GSSP 的提案。

本项研究由贵州大学资源与环境工程学院赵元龙教授为首的团队完成。经多年研究,取得以下主要进展: ①选定了全球寒武系第5 阶的层型和界线层型剖面; ②对第5 阶正式命名为剑河 (或台江)阶; ③建立起了剑河阶内的生物地层序列; ④明确了剑河阶底界的定义; ⑤取得层序地层和化学地层较好的研究成果。现分述于下。

(一) 全球寒武系第5 阶 (剑河阶或台江阶) 层型剖面位置

2000 年,彭善池根据贵州剑河八郎凯里组剖面将全球寒武系第5 阶命名为台江阶,自下而上建立了 4 个三叶虫化石带: Oryctocephalus indicus 带,Peronopsis taijiangensis 带,Ptychagnostus gibbus 带和Ptychagnostus atavus 带。但是,因后来国际寒武系分会将 Ptychagnostus atavus 带定为全球寒武系第6 阶———达鲁米阶 (Drumian stage) 的首现带。因此,原台江阶的含义需作修订。赵元龙等弃用台江阶而改称剑河阶。其层型剖面选定在贵州省剑河县革东镇西北方向 3 km 左右的八郎村后约 500 m 的乌溜-曾家崖山脊上,距 320 国道约 3 km,交通方便,剖面地理坐标为北纬 26°44'843″,东经 108°24'830″。

(二) 全球寒武系第5 阶 (剑河阶或台江阶) 层型剖面描述

1. 乌溜 曾家崖层型剖面

上覆地层 甲劳组

灰色、浅灰色中薄—中厚层白云质灰岩、白云质、钙质砂岩、粉砂岩和粉质白云岩。底部含三叶虫 Kootnia san-wanensis,Parafuchouia prompta 等

中国主要断代地层建阶研究项目(2001~2009) 进展与成果

中国主要断代地层建阶研究项目(2001~2009) 进展与成果

中国主要断代地层建阶研究项目(2001~2009) 进展与成果

中国主要断代地层建阶研究项目(2001~2009) 进展与成果

中国主要断代地层建阶研究项目(2001~2009) 进展与成果

下伏地层 下—中寒武统 “清虚洞组”

0. 深灰色、灰黑色中—中薄层白云岩、泥晶白云岩夹灰黑色白云质、炭质透镜状泥页岩。含三叶虫 Kunmingaspis yunnanensis; 单板类 Helcionella terraustralis。

2. 苗板坡剖面

剖面位于贵州省剑河县革东镇屯州村西北苗板坡山脊上,在鸟溜-曾家崖剖面以北约 1 km 处。地层出露完好,化石丰富 (图65) 。

图65 贵州剑河县革东镇乌溜-曾家崖剖面及苗板坡剖面中—上寒武统柱状图

上覆地层 上寒武统甲劳组

灰色、浅灰色、灰绿色中厚层白云质、钙质砂岩、粉砂岩和泥质粉砂岩,底部为厚约 6 m 的灰色中厚层泥晶生物屑灰岩,含三叶虫 Kootnia samwanensis,Parafuchouia prompta 及大量遗迹化石等

中国主要断代地层建阶研究项目(2001~2009) 进展与成果

中国主要断代地层建阶研究项目(2001~2009) 进展与成果

中国主要断代地层建阶研究项目(2001~2009) 进展与成果

下伏地层 下—中寒武统清虚洞组

深灰色、灰色中层细晶白云岩、泥质白云岩

(三) 全球寒武系第5 阶 (剑河阶或台江阶) 底界的定义

全球寒武系第5 阶 (剑河阶或台江阶) 的底界也是全球寒武系第3 统的底界。根据近些年的研究,并得到国际界线工作组多数专家共同认可的意见是,该阶的底界以三叶虫印度掘头虫 Oryctocephalus in-dicus 的首现为标志。该种三叶虫在国内外分布广泛。在候选层型乌溜-曾家崖剖面上,其首现点位在凯里组第10 层近底部; 在苗板坡参考剖面上,其首现点位于凯里组第8 层的中上部处。

(四) 全球寒武系第5 阶 (剑河阶或台江阶) 的生物地层序列

经过多年研究,课题组在层型剖面 (乌溜-曾家崖剖面) 凯里组中发现丰富的三叶虫化石,至今已有 62 属,百余种。根据其组合分布特点,他们自下而上建立了 3 个三叶虫带 (图66) 。

(1) Bathynotus holopygus-Ovatoryctocara granulata组合带: 分布于层型剖面第1~9 层。本组合带除带化石外,与其共生的重要三叶虫有 Redlichia (R. ) takooensis longispina,Chittidilla (Diandongaspidella)brevis,Ch. (D. ) plana, Oryctocephalops guizhouensis, Protoryctocephalus balangensis, Nangaops brevis,N. danzhaiensis,Probowmania (P. ) balangensis,P. (Mufushania) nankingensis,Eokaotaia gedongensis,Olenoides hubeiensis 等。这一组合中出现 Redlichia,该属多见于亚太地区下寒武统中,偶见于中寒武统,说明其层位应偏低,应属全球寒武系第4 阶。

(2) Oryctocephalus indicus 带: 分布于层型剖面第10~21 层。本带为全球寒武系第5 阶 (剑河阶或台江阶) 的第1 个带。本带除带化石外,与其共生的重要三叶虫有 Parashuiyuella subcylindrica,Nan-gaoia (Shilengshuia) conica,Pagetia significans,Olenoides paraptus,Pagetia danzhaiensis,Euarthricoceph-alus (Microryctocara) similis,Oryctocephaloides robustus,Curvoryctocephalus taijiangensis,Oryctocephalus re- ticulatus,Euarthricocephalus (E. ) taijiangensis, Metabalangia yupingensis, Burlingia ovata, Xingrenaspis xingrenensis,Eosoptychopara (Danzhaina) conia,Majiangia majiangensis,Kaotaia globosa,Metarthricoceph-alus spinosus, Douposiella guizhouensis, Küctsingocephalus qiannanensis, Eosoptychopara (Danzhaina ) spi-nosa,Danzhaiaspis elongatus 等。

(3) Peronopsis taijiangensis 带: 分布于层型剖面凯里组第22~30 层。为全球寒武系第5 阶 (剑河阶或台江阶) 上部的一个带。本带三叶虫的分异度和丰度均不及前两带。除带化石外,限于本带的三叶虫仅有 Probowmania (Gunnia) quadrata,Pianaspis (P. ) subcylindrica 和 Olenoides jialaoensis; 另共生有从下伏带延续上来的分子 Olenoides paraptus,Pagetia significans,P. danzhaiensis,Majiangia majiangen-sis,Kaotaia globosa,Eosoptychopara (Danzhaina) spinosa 及 Oryctocephalus orientalis 等。

图66 乌溜-曾家崖剖面凯里组三叶虫分布及生物地层划分

在层型剖面上,凯里组内疑源类化石也较丰富,具有 2 个明显不同的组合。0~57 m 内分布的是Leiomarginata simplex-Fimbriaglomerella membranacea组合,本组合分布层位与三叶虫 Ovatoryctocara gran-ulata-Bathynotus holopygus组合带的层位相当。本组合内共生的疑源类有 Cymatiosphaera favosa,Micrhys-tridium brevicornum,M. sp. ,Leiofusa sp. ,Asperatopsophosphaera sp. 等。剖面 52 m 以上分布的是 Cris-tallinium cambriense-Heliosphaeridium nodosum-Globosphaeridium cerinum组合,与其共生的疑源类有 Cris- tallinium dubium,Granomarginata prima,Dictyotidium sp. ,Synspharidium sp. ,Pterospermella solida,Re-tisphaeridium densum, Micrhystridium pallidum, Fimbriaglomerella minuta, Lophosphaeridium tentatium,Pterospermella vitrea. ? Liepaina plana,Retisphaeridium howelli,Leiosphaeridia sp. 等。上部组合常见于波兰、东欧等地的传统划分方案 (三分方案) 的中寒武统中; 下部组合常见于上述地区的传统下寒武统中。

(五) 其他研究成果

(1) 三叶虫灭绝事件。经研究证实,在全球寒武系第2 统与第3 统之间 (即第5 阶的底部) 存在一次三叶虫的灭绝事件。从目前已获三叶虫化石分析,在整个凯里组内共有 62 属三叶虫,界线之下有22 属 (含亚属) ,界线之上有 40 属,穿过界线的仅有 9 属,未能穿过界线的达 13 属,其灭绝率达59% 。腕足类也有类似情况。

(2) 化学地层研究证实,在界线点位 (Oryctocephalus indicus 首现点位) 附近碳同位素和大量微量元素均有明显异常,其中碳同位素的最大负面漂移点位与界线点位基本吻合。此结果可作为定义剑河阶底界的非生物标志。

(六) 全球寒武系第5 阶 (剑河阶或台江阶) 与国内外的对比

经三叶虫化石带对比,剑河阶的底界与俄罗斯西伯利亚地区的 Amginian 阶下部的 Kounamkites 带的底界一致。二底界之下均含 Oryctoryctocara granulata 和 Oryctocephalops; 剑河阶的底界与美国西部地区的 Delamazan 阶下部的 Oryctocephalus indicus 带的底完全吻合; 定义剑河阶底界的标志三叶虫化石 Oryc-tocephalus indicus 还广泛分布于亚洲的韩国、印度北部喜马拉雅地区等地。在国内,建立在斜坡相区的全球寒武系四分方案中的阶与中国寒武系传统的以台地相区建立的三分方案的阶之间的对比,因各自所含化石的不同,目前难以直接对比。根据层位推断,全球寒武系第5 阶 (剑河阶或台江阶) 大致相当于传统三分案中的毛庄阶加徐庄阶,剑河阶的底部与毛庄阶的底部大体一致。与剑河阶大致同期的岩石地层除凯里组的大部分外,还有华北地区的馒头组中上部,陕西紫阳地区的毛坝关组,浙江余杭地区的杨柳岗组,湖南西部和贵州东部地区的敖溪组,贵州三都地区的柳江组,云南昆明、曲靖地区的陡坡寺组,湖北宜昌地区的覃家庙组等。

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